Услуги

Разработки

Москва, Ленинский пр-т. 6. стр.7

(территория НИТУ "МИСиС")

    Повреждения костей, обусловленные травмами и злокачественными новообразованиями, нередко нуждаются в реконструктивных операциях. В мировой практике используется несколько способов реконструкции костей, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но все они характеризуются высоким уровнем послеоперационных осложнений (25% – 53%), поэтому универсальной методики реконструкции костей, удовлетворяющей онкологическим, хирургическим и функциональным требованиям, до настоящего времени не разработано.

     Кость можно рассмотреть как композиционный материал, состоящий из двух структурных уровней, образованных кортикальной и губчатой (трабекулярной) костными тканями. Замещение дефекта костной ткани наиболее эффективно будет протекать при использовании имплантата, имеющего подобную двух уровневую структуру. В настоящий момент нами разрабатываются гибридные биоинженерные конструкции, где один из структурных элементов является высокопористым и предназначен для имитации губчатой ткани натуральной кости. Этот элемент выполняется из биосовместимого сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Второй элемент имеет массивную сплошную структуру и подобен кортикальной костной ткани, обеспечивающей механическую прочность. Этот элемент гибридного каркаса может быть выполнен из сплошного СВМПЭ, медицинского титана и т.д. Для активации репаративных процессов пористый слой из СВМПЭ может быть заселен белками или специальными клетками МСК, которые способны дифференцироваться в костную ткань. На рисунках 1 и 2 представлены гибридные имплантаты выполненные из СВМПЭ для замещения трубчатых и плоских костей.

Рис. 1 - Гибридные имплантаты на основе пористой и сплошной структур из СВМПЭ, для замещения дефектов трубчатых костей

Рис. 2 - Гибридные имплантаты на основе пористой и сплошной структур из СВМПЭ, для замещения дефектов плоских костей

      Сейчас нами ведутся активные разработки по получению гибридных биоинженерных конструкций на основе титанового каркаса и пористого СВМПЭ. Преимуществом использования титана является высокие механические свойства и возможность изготовления изделий на его основе методом 3D печати. На рисунке 3 представлена модель разрабатываемых гибридных биоинженерных конструкций. В представленной модели внутренний слой 1 имитирует губчатую костную ткань и выполняется из пористого скаффолда на основе СВМПЭ. Пористый скаффолд из СВМПЭ будет заселяться клетками МСК пациента. МСК будут стимулировать образование новой костной ткани. Пористый скаффолд из СВМПЭ нужен для создания оптимальных условий для образования новой костной ткани и процессов васкуляризации (образования новых кровеносных сосудов). Слой 2 представляет армирующую структуру гибридного каркаса, которая изготавливается методом 3D печати из медицинского титанового сплава. Задачей армирующих структур гибридного каркаса является полное обеспечение механических свойств индивидуализированной гибридной биоинженерной конструкции для остеопластики. Армирующие структуры гибридного каркаса будут выполняться в полном соответствии по геометрическим размерам с замещаемым участком костной ткани. Слой 3 выполняется из сплошного СВМПЭ. В сплошной слой СВМПЭ может быть произведено импрегнирование антибактериального препарата с использованием сверхкритических технологий. Сплошной слой СВМПЭ, содержащий антибактериальный препарат, будет способствовать снижению риска возникновения послеоперационных воспалительных реакций, за счёт пролонгированного выделения антибиотика. Разрабатываемые гибридные биоинженерные конструкции являются индивидуализированными и могут быть изготовлены по данным компьютерной томографии. На рисунке 4 представлен опытный образец гибридного имплантата на основе титановой конструкции с нарощенным пористым СВМПЭ.

Рис. 3 - Модель гибридной биоинженернойконструкции для остеопластики

Рис. 4 - Опытный образец гибридного имплантата на основе титановой конструкции с нарощенным пористым СВМПЭ